RICERCA ITALIANA     

Tecniche e Tecnologie Innovative per lo Studio del Magnetismo Solare

Università degli Studi di Firenze

Abstract

Il presente programma di ricerca e' rivolto allo studio del campo magnetico solare per mezzo di ricerche teorico-interpretative e per mezzo dello sviluppo di nuova strumentazione per misure spettropolarimetriche della radiazione solare nell'infrarosso e nell'ultravioletto.

Le ricerche di natura teorica si basano sull'acquisizione, per mezzo di grandi telescopi da terra, di profili spettropolarimetrici di righe spettrali sensibili al campo magnetico (sia per effetto Zeeman che per effetto Hanle) e nella loro interpretazione per mezzo di codici numerici che impiegano il formalismo piu' sofisticato attualmente disponibile per la descrizione dell'interazione fra radiazione polarizzata e il plasma costituente l'atmosfera solare (matrice densita', polarizzazione atomica, interferenze quantistiche, parametri di Stokes, etc.).

Le ricerche per lo sviluppo di nuova strumentazione sono rivolte alla costruzione di due prototipi e di relative parti accessorie. In particolare, si intende costruire: 1. Uno spettropolarimetro bidimensionale a filtro per osservazioni di profili di riga ad alta risoluzione spettrale nel vicino infrarosso, dotato di un correttore di fronte d'onda in vista di un suo utilizzo su grandi telescopi; 2. Uno spettropolarimetro, destinato a operare su missioni spaziali, per osservazioni nell'ultravioletto fra 150 e 300 nm, dotato di un polarizzatore a fili; 3. Una lamina di ritardo a >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Egidio Landi Degl'innocenti Università degli Studi di FIRENZE

Obiettivo del Programma di Ricerca

Lo studio del campo magnetico solare si basa in maniera sistematica sull'utilizzazione della spettro-polarimetria. Questa tecnica e` stata introdotta in fisica solare un secolo fa ed ha oggi raggiunto elevatissimi livelli di sofisticazione sia dal punto di vista teorico che sperimentale. Lo scopo del presente programma di ricerca e` quello di portare contributi di tipo innovativo sia sull'aspetto teorico e interpretativo che sull'aspetto dello sviluppo di strumentazione.
Dal punto di vista teorico, basandoci sulla teoria generale della generazione e del trasporto di radiazione polarizzata (largamente sviluppata dal coordinatore nazionale del presente progetto) intendiamo intraprendere nuove tecniche di indagine che permettano di interpretatre osservazioni spettropolarimetriche ad alta risoluzione spaziale. In particolare intendiamo implementare un codice numerico che fornisca, a partire da modelli realistici dell'atmosfera solare, i profili spettro-polarimetrici di righe che si formano in presenza di campi magnetici (eventualmente di natura stoscastica) di intensita` arbitraria e che possono agire sui profili di riga attraverso i segnali tipici sia dell'effetto Zeeman che dell'effetto Hanle. Questa tecnica e` innovativa in quanto, nella ricerca attuale, a livello internazionale, i due effetti vengono sempre trattati in maniera alternativa, mentre esistono numerose situazioni fisiche -tipiche quelle della cromosfera o quelle previste per >>>

Risultati parziali attesi

I risultati attesi dalla ricerca sono molteplici e di grande interesse, sia per l'avanzamento delle nostre conoscenze riguardo al magnetismo solare, sia per la potenzialita` applicativa della strumentazione che intendiamo realizzare.

Dal punto di vista delle ricerche teoriche, ci proponiamo, col presente progetto, di portare un contributo significativo alla comprensione del magnetismo a piccola scala a livelli fotosferici e cromosferici. Questo e` reso possibile dall'utilizzazione dell'effetto Hanle come strumento diagnostico per la determinazione dei deboli campi magnetici di polarita` opposte che sono presenti nell'atmosfera solare al di fuori delle regioni attive.

Dal punto di vista della costruzione di nuova strumentazione e` necessario sottolineare quanto segue:

a) Il successo ottenuto dall'interferometro IBIS (Interferometric BIdimensional Spectrometer) costruito dall'INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri (responsabile F. Cavallini) con il contributo del Dipartimento di Fisica dell'Universita` di Roma-Tor Vergata (responsabile F. Berrilli) e del Dipartimento di Astronomia e Scienza dello Spazio dell'Universita` di Firenze (responsabile E. Landi Degl'Innocenti) ha suggerito la costruzione del prototipo di uno strumento analogo nel vicino infrarosso. Il Kipenheur-Institut for Solar Physics, che gestisce il telescopio GREGOR (attualmente in fase avanzata di costruzione >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

In paragone alla violenta attivita' manifestata da migliaia di oggetti del nostro Universo, l'attivita' del Sole e' relativamente modesta. Ciononostante, essa da' origine a fenomeni che a tutt'oggi non possono essere interpretati teoricamente. La causa ultima dell'attivita' solare e' il campo magnetico. Di tutta l'energia che viene prodotta nell'interno del Sole e che viene irradiata nello spazio interstellare, solo una piccola frazione (una parte su 100,000) viene trasferita al campo magnetico, ma e' proprio il campo magnetico che produce la maggior parte dei fenomeni dinamici che osserviamo sul Sole. L'attivita' si manifesta a tutti i livelli nell'atmosfera solare, dagli strati piu' profondi accessibili all'osservazione, su su fino alla corona, dove si verificano fenomeni estremamente energetici, come i flares e le eruzioni di massa coronale (CMEs, Coronal Mass Ejections), e dove ha luogo l'accelerazione del vento solare, ma dove, purtroppo, il campo magnetico e' ancora praticamente sconosciuto. Con questo progetto di ricerca intendiamo portare avanti lo studio del campo magnetico solare, sia ai livelli piu' bassi della fotosfera e della cromosfera, che ai livelli della regione di transizione e della corona.

Un tema comune che sta alla base di gran parte della ricerca stronomica moderna e' l'interazione fra il plasma e il campo magnetico. Questa >>>